一种水囊形空投式森林灭火弹的制作方法

1.本发明属于森林灭火设备技术领域，具体涉及一种水囊形空投式森林灭火弹。


背景技术：

2.森林火灾是一种危害性强、发生率高的自然灾害。通常山林着火后，林火通过树冠向周围树木蔓延，并产生跳火现象，极易无序扩张，给森林消防带来极大挑战，因此扑灭树冠火焰，通常是扑灭森林火的关键。
3.目前，森林灭火技术主要采用地面灭火机、远距离灭火炮、航空灭火、直升机水囊等灭火手段。使用地面灭火机可以很好灭除地面火焰，而对于树冠火却无能为力；使用远距离灭火炮，这种炮射程远，速度快，通常设定触地爆炸，威力大，但不能用于树冠火焰灭除，且由于设备和炮弹重量大，机动性差，发射成本高；航空灭火是通过大型飞机改装，装载灭火剂进行高空投放灭火剂的方式灭火，这种方式装载周期长，地面保障要求高，费效比低，灭火剂扩散严重等问题，对森林火情控制能力有限；直升机水囊方式是目前森林消防应用较为广泛的一种方式，其缺点是水囊中的水投放后扩散严重，尤其对树冠火灭除效果有限。综上所述，现有森林灭火方法对于扑灭树冠上的火焰都不理想。
4.为解决上述问题，本发明专利提供一种成本低，可靠性高，适用范围广的水囊形空投式森林灭火弹，通过直升机进行吊载投放，具备延时爆裂和定高爆裂双控制方式，能够在灭火弹离地高度约5、10米处时自动爆裂，适用于森林火灾中的树冠灭火，具有设计合理、结构简单、安全性好、可靠性高、耐储存及价格低廉的优点。
5.中国专利文献cn105126279 a中公开的一种用于森林树冠火的灭火航弹，其敏感探测器采用温度/红外复合探测技术，在百米以外实时监测温度变化，根据所监测温度的变化，通过内置算法计算得出灭火弹与树冠火实时距离，并在树冠火上空0、60m范围内最佳灭火高度输出点火信号，快速将灭火剂快速喷出，实现灭火。上述用于森林树冠火的灭火航弹，虽然能够对树冠火进行扑救，但具有如下缺陷：
6.(1)该灭火航弹的引信控制装置采用温度/红外复合探测技术，其系统比较复杂，可靠性低。当温度传感器灵敏性低时，对外界温度场变化的迟滞时间较长，不能实现实时激发；且红外敏感器容易受外界环境干扰，从而产生误判；
7.(2)根据该用于森林树冠火的灭火航弹的灭火剂释放方式，释放完灭火剂后，其弹体结构会保持相对完整，因而释放完后的弹体在整体落地时，易对地面建筑等产生次生伤害，为此我们提出一种水囊形空投式森林灭火弹。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种水囊形空投式森林灭火弹，以解决上述背景技术中提出的问题，达到不易受外界环境干扰，系统复杂度低，可靠性更高，并且成本低廉的效果。
9.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种水囊形空投式森林灭火弹，包括柔性囊体、绳带、测高雷达、控制器、堵盖、灭火剂以及气体发生器，所述柔性囊体的内
侧具有灭火剂并通过顶部的堵盖实现密封，所述柔性囊体的底部安装有测高雷达，所述控制器与测高雷达、气体发生器电连接，所述控制器的输出端接入气体发生器的输入端，所述控制器发出起爆指令被气体发生器接收，气体发生器产生高压气体使柔性囊体破裂，并释放灭火剂。
10.进一步地，所述控制器包括控制器外壳、远程开关天线、远程开关控制电路模块、电池盒、指示灯以及开关，所述控制器外壳用于提供控制器元器件的安装空间，并安装于堵盖上，所述远程开关天线安装于控制器外壳内，用于接收外界触发信号，远程开关天线安装在远程开关控制电路模块上，所述远程开关控制电路模块用于接收和处理外界触发信号指令，对控制器进行开关控制，并且具有延时开关功能，当收到外界触发指令并延时预定时间后，给气体发生器发出工作电流，使之发生爆裂，并与所述测高雷达电连接，接收测高雷达信号，控制气体发生器作动，远程开关控制电路模块内具有延时模块，实现计时功能。
11.进一步地，所述测高雷达包括测高雷达传感器、测高雷达电路板以及插针，所述测高雷达传感器安装在测高雷达电路板上用于采集距离信息，所述测高雷达电路板用于接收和处理测高雷达传感器的采集信号，并进行处理，所述插针将测高雷达电路板与远程开关控制电路模块连接。
12.进一步地，所述测高雷达传感器具体为超声波测距模块。
13.进一步地，所述气体发生器包括壳体、火药柱以及电点火具，所述壳体为中空的圆柱形，所述壳体的内侧具有火药柱，壳体的端部安装有电点火具且与火药柱连接。
14.进一步地，所述柔性囊体的材质为pvc或tpu刀刮布，形状为上部小、底部大的囊形，其目的是灌装灭火剂后柔性柔性囊体能稳定的立于地面，不容易发生倾倒，便于吊载。
15.进一步地，所述灭火剂通过柔性囊体顶部的开口向柔性囊体内灌装。
16.进一步地，控制器位于堵盖的顶部。
17.进一步地，所述柔性囊体的外侧沿柔性囊体轴线方向等距分布有绳带。
18.进一步地，所述灭火剂为干粉灭火剂、超细干粉灭火剂或水溶性灭火剂中的任意一种。
19.相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
20.本技术包括柔性囊体、绳带、注水口、堵盖、气体发生器、控制器、测高雷达及灭火剂，其主要适用于森林火灾中的树冠灭火，具有设计合理、构思巧妙、结构简单、安全性好、可靠性高、抗干扰能力强、耐储存及价格低廉的优点，具体描述为：
21.第一，所述的一种水囊形空投式森林灭火弹采用延时爆裂和定高爆裂双控制方式，通过直升机投放后，由于飞机的高度已知，灭火弹落地的加速度已知，因此可以固定投放高度，可控制其在离树冠5
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10米处破裂，释放灭火剂，使灭火弹能够在高于树冠的高度释放灭火剂，一方面能够精确投放，使用者的操作技术难度低；另一方面，在离树冠较近的位置破裂，也减小了灭火剂的无效扩散，从而达到有效控制树冠火情的目的；
22.第二，所述的一种水囊形空投式森林灭火弹的控制器的远程开关控制电路模块中，采用时间继电器方式作为引信控制方式，可靠性高，受外界干扰小，安全性和经济性也较高；
23.第三，所述的一种水囊形空投式森林灭火弹采用采用柔性材料，当灭火弹体爆裂后，会破碎为若干小块，且碎片只会向下扩散，不会对直升机产生安全威胁，也不会对地面
建筑产生次生伤害，因而不但可以扑灭树冠火，也适用于危化品油库的火情控制。
附图说明
24.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
25.图1为本发明的结构示意图；
26.图2为本发明a
‑
a的剖视图；
27.图3为本发明测高雷达的结构示意图；
28.图4为本发明控制器的结构示意图；
29.图5为本发明气体发生器的结构示意图；
30.图6为本发明b
‑
b的剖视图。
31.图中：1、柔性囊体；2、绳带；3、测高雷达；4、控制器；5、堵盖；6、灭火剂；7、气体发生器；31、测高雷达传感器；32、测高雷达电路板；33、插针；41、控制器外壳；42、远程开关天线；43、远程开关控制电路模块；44、电池盒；45、指示灯；46、开关；71、壳体；72、火药柱；73、电点火具。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.参照图1、图3，本发明提出的一种技术方案：一种水囊形空投式森林灭火弹，包括柔性囊体1、绳带2、测高雷达3、控制器4、堵盖5、灭火剂6以及气体发生器7，柔性囊体1的内侧具有灭火剂6并通过顶部的堵盖5实现密封，柔性囊体1具有适于容纳灭火剂6的空腔，柔性囊体1的材质为pvc或tpu刀刮布，形状为上部小、底部大的囊形，其目的是灌装灭火剂6后柔性柔性囊体1能稳定的立于地面，不容易发生倾倒，便于吊载；
35.柔性囊体1的底部安装有测高雷达3，测高雷达3包括测高雷达传感器31、测高雷达电路板32以及插针33，测高雷达传感器31安装在测高雷达电路板32上用于采集距离信息，测高雷达电路板32用于接收和处理测高雷达传感器31的采集信号，并进行处理，插针33将测高雷达电路板32与远程开关控制电路模块43连接；
36.控制器4与测高雷达3、气体发生器7电连接，控制器4的输出端接入气体发生器7的输入端，控制器4发出起爆指令被气体发生器7接收，气体发生器7产生高压气体使柔性囊体1破裂，并释放灭火剂6。
37.本实施例中，控制器4包括控制器外壳41、远程开关天线42、远程开关控制电路模块43、电池盒44、指示灯45以及开关46，控制器外壳41用于提供控制器4元器件的安装空间，并安装于堵盖5上，远程开关天线42安装于控制器外壳41内，用于接收外界触发信号，远程开关天线42安装在远程开关控制电路模块43上，远程开关控制电路模块43用于接收和处理
外界触发信号指令，对控制器4进行开关控制，并且具有延时开关功能，当收到外界触发指令并延时预定时间后，给气体发生器7发出工作电流，使之发生爆裂，并与测高雷达3电连接，接收测高雷达3信号，控制气体发生器7作动，远程开关控制电路模块43内具有延时模块，实现计时功能，典型的可以采用stm32f103c8t6开发板最小系统板单片机核心板。
38.本实施例中，测高雷达传感器31具体为超声波测距模块，型号为hc
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sr04。
39.本实施例中，气体发生器7安装于柔性囊体1内，气体发生器7包括壳体71、火药柱72以及电点火具73，壳体71为中空的圆柱形，壳体71的内侧具有火药柱72，壳体71的端部安装有电点火具73且与火药柱72连接，电点火具73与控制器4电连接，当控制器4发出点火指令后，给出电点火具73工作电流，从而使火药柱72作动，产生的冲击波能和高能量密度气体，形成威力较大的气泡脉动效应，使柔性囊体1发生爆裂，释放灭火剂6，达到灭火效果。
40.本实施例中，壳体71材质为聚苯乙烯。
41.本实施例中，气体发生器7可根据文献(黄晓明,朱锡,牟金磊,李海涛.圆柱壳在水下爆炸作用下鞭状响应试验研究[j].哈尔滨工程大学学报,2010,31(10):1278
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1285.)中的研究结果，安装于柔性囊体1的底部，会产生较好的爆裂效果。通过试验发现，柔性囊体1爆裂后会使底部发生撕裂，产生的碎片均向下运动，不会对吊载的直升机产生安全隐患，具有较高的安全性和可靠性。
[0042]
本实施例中，灭火剂6通过柔性囊体1顶部的开口向柔性囊体1内灌装。
[0043]
本实施例中，控制器4位于堵盖5的顶部。
[0044]
本实施例中，柔性囊体1的外侧沿柔性囊体1轴线方向等距分布有绳带2，绳带2采用纺织布条，相对于柔性囊体1对称轴均匀分布，典型分布为五组绳带2环绕，并集中于柔性囊体1上部形成环扣，其主要目的是承托柔性囊体1，形成的环扣便于直升机进行吊载；注水口位于柔性囊体1顶部，用于灌注灭火剂6，堵盖5起密封作用，注满灭火剂6后用堵盖5密封注水口，这样的设计方案，可实现弹体和灭火剂6的分别存放，在使用前向柔性囊体1的空腔内加注灭火剂6，进而有利于森林灭火弹长期安全存放，也便于森林灭火弹的运输及搬运。
[0045]
本实施例中，灭火剂6为afff
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3型环保水成膜泡沫灭火剂，与水进行配比使用，其与水的最佳配比比例为5:95。
[0046]
本发明的工作原理及使用流程：该灭火弹适用于森林火灾中的树冠灭火，并通过直升飞机垂直投放。其工作流程为，从柔性囊体1的加注口注入灭火剂6，注满后用堵盖5进行密封，此时打开控制器4的开关46，指示灯45亮起，表明系统开始工作，然后用直升机通过绳带2吊载灭火弹，当直升机到达指定火情上空，悬停投放灭火弹，同时，外界遥控指令发出，远程开关天线42接受指令，远程开关控制电路模块43开始工作，并开始延时计时，预定时间可设定为5秒，当延时达到预设时间后，控制器4给出输出电流信号，传递给与之电连接的气体发生器7的电点火具73，同时火药柱72爆裂，产生的冲击波能和高压气体，会形成威力较大的气泡脉动效应，使柔性囊体1发生爆裂，从而释放灭火剂6达到灭火目的。
[0047]
另外，该灭火弹具备延时爆裂和定高爆裂双控制方式，当森林灭火弹投放后开始自由落体运动，测高雷达3开始工作，测高雷达传感器31安装于灭火弹的底部，雷达模块指向弹体下方，当距离地面10米处，测高雷达传感器31给出启动指令，测高雷达电路板32通过插针33，将启动指令传递给控制器4，进而控制气体发生器7作动，释放灭火剂6，达到灭火效果。
[0048]
本实施例的水囊形空投式森林灭火弹，可容纳灭火剂6的重量为1吨，弹体在离地高度10米处爆裂后，实现伞状覆盖，灭火面积可达100平方米。与传统的消防弹相比，可到达传统消防产品和消防人员不能到达的火场区域进行火情救援，采用空投、定高延时双控制，在火情上空爆裂，将灭火剂6高速冲击覆盖火源，以达到更佳的灭火效果，且不会对环境构成破坏，也不会产生次生灾害。
[0049]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。